Adsorção dos íons de cobre usando pó da palha da carnaúba e bentonita: estudo cinético, termodinâmico e de equilíbrio
The toxicity, non-biodegradability and bioaccumulation presented by industrial effluents containing heavy metals has become a deep environmental concern. Given this fact, there are already several treatment techniques to remove heavy metals from industrial effluents, but they have some disadvanta...
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| その他の著者: | |
| フォーマット: | doctoralThesis |
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| 出版事項: |
Brasil
|
| 主題: | |
| オンライン･アクセス: | https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/28093 |
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Repositório Institucional |
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Adsorção Cobre Bentonita Pó da palha da carnaúba e isotermas CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA Silva, Alfredo José Ferreira da Adsorção dos íons de cobre usando pó da palha da carnaúba e bentonita: estudo cinético, termodinâmico e de equilíbrio |
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The toxicity, non-biodegradability and bioaccumulation presented by industrial effluents
containing heavy metals has become a deep environmental concern. Given this fact, there are already
several treatment techniques to remove heavy metals from industrial effluents, but they have some
disadvantages, such as inefficiency in treatment, high cost, use of chemicals in the treatment and
problems with the disposal of waste. sludge formed. From this finding, there has been research with
materials that can be used to overcome these deficiencies, presenting satisfactory results in the
removal of heavy metals in the treatment of industrial effluents. Carnauba straw dust and bentonite
in their natural and modified forms were used as adsorbents to remove copper in aqueous solution.
The experiments were performed from the evaluation of the influence of the variables pH, contact
time, adsorbent mass, initial metal concentration, effects of binders and co-ions on the metal removal
efficiency and adsorbent regeneration capacity. From the experimental data, it was possible the
kinetic, thermodynamic and equilibrium study of the adsorption process. FTIR, BET, FRX, XRD
and Zeta Potential analyzes were also performed to characterize the materials used in the adsorption
process and to ensure the efficiency of their modifications. In the kinetic study, all adsorbents
adjusted to the pseudo second order kinetic model and it was observed that, in general, the adsorbents
used presented a fast kinetics, in which carnauba straw powder (CSP), bentonite treated carnauba
straw powder (BTCSP), natural bentonite (NB), sodium bentonite (SB) reached equilibrium time. 5,
25, 100 and 100 minutes, respectively. The equilibrium study showed that the experimental data of
the adsorbents studied supported the Langmuir model. The maximum adsorption capacity of CSP,
BTCSP, NB, SB were 8.48, 21.97, 12.92 and 24.51 mg/g, respectively. Studies showed that although
the materials had a low surface area, they had other positive characteristics, such as CSP and BTCSP
with functional groups (hydroxyl and carbonyl) with good interaction capacity, and NB and SB with
good exchange capacity cationic. The thermodynamic parameters obtained in the adsorption
experiments showed that for BTCSP, NB, SB the process was non-spontaneous and endothermic,
whereas for CSP the process was spontaneous and exothermic. In the desorption and regeneration
study of natural and sodium bentonites, 4 cycles of dsorption and desorption were required. The
desorption efficiency of copper ions using sodium and natural clay decreased from the first to the
last cycle from 69.47% to 41.33% and from 48.36% to 22.46%, respectively. |
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ri-123456789-280932019-12-01T05:31:25Z Adsorção dos íons de cobre usando pó da palha da carnaúba e bentonita: estudo cinético, termodinâmico e de equilíbrio Adsorption of copper ions using carnauba and bentonite straw powder: kinetic, thermodynamic and equilibrium study Silva, Alfredo José Ferreira da Barros Neto, Eduardo Lins de Santos, Francisco Klebson Gomes dos Lopes, Francisco Wendell Bezerra Lima, Luis Ferreira de Silva, Roberta Pereira da Adsorção Cobre Bentonita Pó da palha da carnaúba e isotermas CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA The toxicity, non-biodegradability and bioaccumulation presented by industrial effluents containing heavy metals has become a deep environmental concern. Given this fact, there are already several treatment techniques to remove heavy metals from industrial effluents, but they have some disadvantages, such as inefficiency in treatment, high cost, use of chemicals in the treatment and problems with the disposal of waste. sludge formed. From this finding, there has been research with materials that can be used to overcome these deficiencies, presenting satisfactory results in the removal of heavy metals in the treatment of industrial effluents. Carnauba straw dust and bentonite in their natural and modified forms were used as adsorbents to remove copper in aqueous solution. The experiments were performed from the evaluation of the influence of the variables pH, contact time, adsorbent mass, initial metal concentration, effects of binders and co-ions on the metal removal efficiency and adsorbent regeneration capacity. From the experimental data, it was possible the kinetic, thermodynamic and equilibrium study of the adsorption process. FTIR, BET, FRX, XRD and Zeta Potential analyzes were also performed to characterize the materials used in the adsorption process and to ensure the efficiency of their modifications. In the kinetic study, all adsorbents adjusted to the pseudo second order kinetic model and it was observed that, in general, the adsorbents used presented a fast kinetics, in which carnauba straw powder (CSP), bentonite treated carnauba straw powder (BTCSP), natural bentonite (NB), sodium bentonite (SB) reached equilibrium time. 5, 25, 100 and 100 minutes, respectively. The equilibrium study showed that the experimental data of the adsorbents studied supported the Langmuir model. The maximum adsorption capacity of CSP, BTCSP, NB, SB were 8.48, 21.97, 12.92 and 24.51 mg/g, respectively. Studies showed that although the materials had a low surface area, they had other positive characteristics, such as CSP and BTCSP with functional groups (hydroxyl and carbonyl) with good interaction capacity, and NB and SB with good exchange capacity cationic. The thermodynamic parameters obtained in the adsorption experiments showed that for BTCSP, NB, SB the process was non-spontaneous and endothermic, whereas for CSP the process was spontaneous and exothermic. In the desorption and regeneration study of natural and sodium bentonites, 4 cycles of dsorption and desorption were required. The desorption efficiency of copper ions using sodium and natural clay decreased from the first to the last cycle from 69.47% to 41.33% and from 48.36% to 22.46%, respectively. A toxidade, não biodegradabilidade e a bioacumulação apresentados pelos efluentes industriais contendo metais pesados tem se tornado uma profunda preocupação ambiental. Diante deste fato, já existem várias técnicas de tratamentos com a finalidade de remover os metais pesados dos efluentes industriais, porém elas apresentam algumas desvantagens, tais como, ineficiência no tratamento, alto custo, utilização de produtos químicos no tratamento e problemas com a disposição do lodo formado. A partir desta constatação, tem havido pesquisas com materiais que possam ser utilizados para suprir estas deficiências, apresentando resultados satisfatórios na remoção de metais pesados no tratamento de efluentes industriais. O pó da palha da carnaúba e a bentonita, nas suas formas naturais e modificadas, foram utilizadas como adsorventes, com objetivo de remover o cobre em solução aquosa. Os experimentos foram realizados a partir da avaliação da influência das variáveis pH, tempo de contato, massa do adsorvente, concentração inicial do metal, efeitos de ligantes e co-íons na eficiência de remoção do metal e capacidade de regeneração do adsorvente. A partir dos dados experimentais, foi possível o estudo cinético, termodinâmico e de equilíbrio do processo de adsorção. Foram também realizados análises de FTIR, BET, FRX, DRX e Potencial zeta, com intuito de caracterizar os materiais utilizados no processo de adsorção. No estudo cinético, todos os adsorventes se ajustaram ao modelo cinético de pseudo segunda ordem e observou-se que, de uma maneira geral, os adsorventes utilizados apresentarem uma cinética rápida, em que o pó da palha da carnaúba (PPC), pó da palha da carnaúba tratada com bentonita (PPCTB), bentonita natural (BNAT), bentonita sódica (BSOD) atingiram o tempo de equilíbrio em 5, 25, 100 e 100 minutos, respectivamente. O estudo de equilíbrio mostrou que os dados experimentais dos adsorventes estudados se ajustaram ao modelo de Langmuir. A capacidade máxima de adsorção PPC, PPCTB, BNAT e BSOD foram 8,48, 21,97, 12,92 e 24,51 mg/g, respectivamente. Os estudos mostraram que, apesar dos materiais terem uma baixa área superficial, eles apresentavam outras características positivas, como no caso o PPC e PPCTB que com grupos funcionais (hidroxila e carbonila) promoveram uma maior interação com o cobre, e o BETNAT e BETSOD, devido boa capacidade de troca catiônica. Os parâmetros temodinâmicos obtidos nos experimentos de adsorção mostraram que, para o PPCTB, BNAT, BSOD o processo foi não espontâneo e endotérmico, já para PPC o processo foi espontâneo e exotérmico. No estudo de dessorção e regeneração das bentonitas natural e sódica foram necessários 4 ciclos de adsorção e dessorção. A eficiência de dessorção dos íons cobre usando a argila sódica e a natural foi reduzida do primeiro para o último ciclo de 69,47% para 41,33% e de 48,36% para 22,46%, respectivamente. 2019-11-29T23:54:49Z 2019-11-29T23:54:49Z 2019-08-23 doctoralThesis SILVA, Alfredo José Ferreira da. Adsorção dos íons de cobre usando pó da palha da carnaúba e bentonita: estudo cinético, termodinâmico e de equilíbrio. 2019. 161f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019. https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/28093 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA |